Come Cpu Effettivamente Fatto?

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Mentre il modo in cui le Cpu lavoro può sembrare come per magia, è il risultato di decenni di intelligente di ingegneria. Come transistor, gli elementi costitutivi di qualsiasi microchip—shrink a scale microscopiche, il modo in cui vengono prodotti, si fa sempre più complicata.

Fotolitografia

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I transistor sono così incredibilmente piccolo che i produttori non possono costruire utilizzando i metodi normali. Mentre torni di precisione e anche le stampanti 3D possono rendere incredibilmente intricata creazioni, di solito superiore a micrometro livelli di precisione (che è di circa una trentina di millesimo di centimetro) e non sono adatti per il nanometro scale che oggi chip sono costruiti.

Fotolitografia risolve questo problema rimuovendo la necessità di spostare il macchinario complicato tutto in modo molto preciso. Invece, si usa la luce per incidere un’immagine su un chip come un vintage proiettore si potrebbe trovare in classe, ma in senso inverso, la scala stencil giù per la precisione desiderata.

L’immagine viene proiettata su un wafer di silicio, che sono lavorati ad altissima precisione in laboratori controllati, come ogni singolo granello di polvere sul wafer potrebbe significare perdere migliaia di dollari. Il wafer è rivestito con un materiale chiamato un materiale fotosensibile, che risponde alla luce e viene lavato via, lasciando un’incisione della CPU che può essere riempito con rame o drogato a forma di transistor. Questo processo è poi ripetuto molte volte, con la costruzione di CPU molto simile a una stampante 3D si accumulano strati di plastica.

I Problemi Con Nano-Scala Fotolitografia

Non importa se si può fare il transistor più piccolo se in realtà non funzionano, e nano-scala tech si imbatte in un sacco di problemi con la fisica. I transistor sono supposti per interrompere il flusso di elettricità quando sono off, ma stanno diventando così piccolo che gli elettroni possono fluire attraverso. Questo è chiamato quantum tunneling ed è un problema enorme per il silicio ingegneri.

I difetti sono un altro problema. Anche la fotolitografia è un tappo di precisione. E ‘ analoga ad una immagine sfocata dal proiettore, non è abbastanza chiaro quando saltare in aria o rimpicciolito. Attualmente, fonderie, cercando di attenuare questo effetto utilizzando “estrema” la luce ultravioletta, una molto maggiore della lunghezza d’onda che gli esseri umani possono percepire, uso del laser in una camera a vuoto. Ma il problema persiste come dimensioni più piccole.

Difetti a volte può essere mitigato con un processo chiamato di raggruppamento—se il difetto colpisce una CPU core, core disabilitato, e il chip è venduto come un estremità inferiore parte. In realtà, la maggior parte delle formazioni di Cpu sono realizzati utilizzando lo stesso modello, ma hanno core disabilitato e venduto ad un prezzo inferiore. Se il difetto colpisce la cache o un altro componente essenziale, che il chip può essere buttato fuori, con un conseguente minor rendimento e prezzi più costosi. Nuovi nodi di processo, come 7nm e 10nm, hanno il più alto tasso di difettosità e sarà più costoso come un risultato.

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Assemblaggio di

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Confezione della CPU per l’uso da parte dei consumatori è più che metterlo in una scatola con polistirolo. Quando una CPU è finita, è ancora inutile se non è possibile connettersi al resto del sistema. Il “packaging” del processo si riferisce al metodo in cui il delicato matrice di silicio è collegato al PCB maggior parte della gente pensa “è impegnativo.”

Questo processo richiede molta precisione, ma non quanto la precedente procedura. Il die della CPU è montata una silicio consiglio, e i collegamenti elettrici sono eseguiti su tutti i piedini che fanno contatto con la scheda madre. Le Cpu moderne possono avere migliaia di spilli, con la fascia alta di AMD Threadripper avere 4094 di loro.

Dal momento che la CPU produce un sacco di calore, e dovrebbero essere protetti dal fronte, un “integrated heat spreader” è montato sulla parte superiore. Questo rende il contatto con il die e trasferisce il calore di un dispositivo di raffreddamento che è montato sulla parte superiore. Per alcuni appassionati, la pasta termica utilizzata per effettuare questa connessione non è abbastanza buono, che si traduce in persone delidding loro processori per applicare un premio più soluzione.

Una volta messi tutti insieme, può essere confezionato in scatole, pronto a colpire gli scaffali e di essere inserito nel vostro computer. Con la complessità della produzione, è una meraviglia maggior parte delle Cpu sono solo un paio di centinaia di dollari.

Se siete curiosi di saperne di più informazioni tecniche su come le Cpu sono fatte, check-out Wikichip spiegazioni della litografia processi e microarchitetture.